ANALES DEL INSTITUTO DE CIENCIAS DEL MAR Y LIMNOLOGÍA


ESTUDIO HIDROLÓGICO DE LA PRESA VICENTE GUERRERO, GRO. (1976/1977). I. MORFOMETRÍA, TEMPERATURA DEL AGUA Y OXÍGENO DISUELTO

Trabajo recibido el 11 de junio de 1980 y aceptado para su publicación el 26 de noviembre de 1980.

FRANCISCO RAMÓN VERA-HERRERA

JOSÉ LUIS ROJAS-GALAVIZ

MANUEL GUZMÁN-ARROYO

Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ciencias del Mar y Limnología. Contribución 224 del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM.

RESUMEN

En México existen actualmente 500,000 hectáreas de superficie de agua embalsada artificialmente; esa superficie es mucho mayor a la existente en embalses naturales del país. Las presas representan ambientes potencialmente aprovechables en psicultura; a pesar de su importancia, hasta ahora sólo existe un antecedente de estudio limnológico continuo durante tres años, realizado en la presa Yosocuta en Oaxaca.

El estudio limnológico de la presa Vicente Guerrero tuvo como objetivo principal conocer la dinámica hidrológica del embalse. En el presente trabajo se reportan los resultados del análisis morfométrico del embalse, de la temperatura del agua y de la concentración del oxígeno disuelto, a distintos niveles de profundidad, durante un ciclo anual con muestreos semanales. Morfométricamente, la presa tuvo una superficie promedio de 1066.5 hectáreas y un volumen promedio de 196.9 millones de metros cúbicos; el desarrollo de costa fue > 3.8; el desarrollo de volumen promedio fue de 1.08. La variación de volumen, área y profundidad alcanza el 52.3, 34.8 y 23.4 por ciento respectivamente.

Con respecto a la temperatura del agua se definió un periodo de estancamiento con termoclina durante agosto, septiembre y octubre de 1976 y uno de circulación que empezó en noviembre y culminó con una mezcla total de enero de 1977, por lo que se concluye que es un lago tropical, monomictico y holomíctico. Además se propone una termoclina específica con un gradiente térmico de 0.7ºC. La temperatura promedio superficial fue de 28.9ºC y en el fondo fue de 24.0ºC.

Las concentraciones de oxígeno disuelto corroboraron los periodos de estancamiento y circulación mencionados; el mes de mayor oxigenación total fue enero de 1977. La profundidad promedio de la capa bien oxigenada (con más de 1.0 ppm) fue de 11 metros y representa el 47 por ciento del volumen del embalse.


ABSTRACT

In México, at the present, there are 500,000 hectareas of water surface of man-made lakes; that surface is larger than that of the natural lakes in the country. The manmade lakes represents potentialy useful environments in fishculture; in spite of their importance, until now there has been only one continuous limnological research, made at the Yosocuta Dam in Oaxaca State.

The limnological research of the Vicente Guerrero Dam, has as it's main objetive to know the hydrological dynamics of the impoundment. In this paper are reported the results of morphometric analysis, water temperature and dissolved oxygen concentration, at differents depths during an annual cycle, with weekly samples.

Morphometricly, the impoundment has a mean area of 1066.5 hectareas and a mean volumen of 196.9 million cubics meters; the shore development was > 3.8; the mean volume development was 1.08. The volume, aera and depth variations were 52.3, 34.8 and 23.4 percent respectively.

In relation to water temperature a period of stagnation was determined whit thermocline during august, september and october of 1976 and a winter overturn that began in november and culminated in january of 1977 with a total mix, in basis of which we conclued that it is a tropical lake, monomictic and holomictic. Besides, it is proposed a specific thermocline with a thermic gradient of 0.7ºC. The mean surface temperature was 28.9ºC and the mean deep temperature was 24ºC.

The dissolved oxygen concentrations confirmed the stagnation and circulation periods mentioned above; the month with bigger total oxygenation was january of 1977. The mean depth of the well oxigenated layer (with more than 1.0 ppm) was 11 meters. This represents 47 per cent of the volumen of the impoundment.


INTRODUCCIÓN

México es un país con una marcada escasez de recursos acuáticos continentales naturales, como consecuencia básicamente de sus características orográficas y de su situación geográfica. La totalidad de dichos recursos cubren aproximadamente una área de 200,000 ha. de la cual el 80% lo constituyen 4 lagos: Chapala, Jalisco (113,000 ha.); Cuitzeo, Michoacán (28,250 ha.); Pátzcuaro, Michoacán (10,450 ha.) y Catemaco, Veracruz (8,000 ha.). Esta situación, grave limitante al desarrollo agrícola del país, determinó una labor continua de construcción de vasos de almacenamiento iniciado en 1926 por la Comisión Nacional de Irrigación y continuada hasta la fecha por la actual Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos, además de la acción de la Comisión Federal de Electricidad con la construcción de obras hidroeléctricas. La superficie embalsada por medio de estas obras llega ya a las 500 000 ha., superando así con creses a la disponibilidad natural de los recursos acuáticos continentales naturales y representa el 71% de la superficie total actual.

Sin embargo, a pesar de la importancia y número de tales recursos acuáticos continentales, el conocimiento limnológico de los mismos es mínimo, existiendo únicamente un embalse estudiado continuamente al menos durante un ciclo anual; dicho antecedente corresponde a la presa Yosocuta, Oaxaca, cuya aportación científica ha quedado inscrita solamente en informes técnicos de circulación limitada. Así mismo, el único lago natural estudiado en detalle corresponde al Lago de Chapala.

El estudio limnológico de la presa Vicente Guerrero tuvo como finalidad principal el conocimiento de la dinámica hidrológica del embalse; el presente artículo reporta los resultados obtenidos en lo referente al análisis morfométrico y al de los dos parámetros que condicionan primordialmente tal dinámica, los cuales son: la temperatura del agua y la concentración de oxígeno disuelto en los diversos niveles de profundidad. El conocimiento de dichos aspectos es de vital importancia para optimizar el desarrollo de comunidades bióticas naturales e introducidas que habitan un embalse, por lo que es necesario iniciar la divulgación científica de este tipo de investigaciones.


ÁREA DE ESTUDIO

La presa Vicente Guerrero (Palos Altos) se encuentra localizada en el límite de los municipios de Arcelia, Guerrero y Tlatlaya, Edo. de México. Las coordenadas de la cortina son 18º 23'30'' latitud N y 100º16' longitud W y está construida sobre el río Poliutla, aguas abajo de la confluencia del arroyo Almoloya y a 35 km. aguas arriba de la confluencia con el río Balsas. El poblado de Arcelia, se encuentra 8 km. al sur del embalse (Fig. 1) S.R.H., 1973.

El lecho sobre el cual fue construida la cortina está a 364 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m), la altura de la misma es de 67.5 m y 620 m de largo; la anchura es de 315 m en la base y 10 m en la corona. La capacidad total del vaso a la altura del vertedor (425 m.s.n.m) es de 249 millones de metros cúbicos, de los cuales 41 corresponden a la capacidad muerta y 208 a la capacidad útil. El área de embalse es de 1,215.35 ha. al nivel de aguas máximo ordinario (NAMO).




Fig. 1





Fig.2. Presa Vicente Guerrero (Palos Altos) y ubicación de las estaciones de muestreo semanales y de 24 horas.









Fig.3. Presa Vicente Guerrero (Palos Altos) mapa de Isobatas (cada 5 mts.)









Fig 4. Perfiles de los transectos de longitud de anchura máximas.





La construcción de la presa se inició en 1964, terminándose en 1968, año en que empezó a operar. La finalidad de dicha presa es básicamente el almacenamiento para el riego de 18,000 ha. aprovechando las aguas del río Poliutla y el arroyo Almoloya.

El clima para la zona se caracteriza por tener una temperatura media anual de 28.4ºC y una precipitación media anual de 1,119 mm de acuerdo a 10 años de registro. De la estación meteorológica de Palos Altos, Gro. se obtuvo una temperatura media anual de 28.1ºC y una precipitación media anual de 1,182 mm. Para ambos sitios el clima de acuerdo con García (1964) es Awo (w) i'g, siendo el más seco de los cálidos submúmedo con lluvias en verano.


MATERIAL Y MÉTODOS

El estudio se desarrolló con muestreos semanales a lo largo de un año, a partir de agosto de 1976 finalizando en agosto de 1977.

En el embalse fueron establecidas once estaciones de muestreo tomando en consideración la forma, afluentes, cortina o dique, profundidad y puntos intermedios (Fig. 2) tratando de que las mismas fueran representativas del embalse.

En dichas estaciones, con la periodicidad señalada fueron registradas la temperatura del agua en grados centígrados (ºC) y el oxígeno disuelto en partes por millón (ppm), con perfiles desde superficie hasta el fondo (a cada metro de profundidad) por medio de un medidor eléctrico de oxígeno disuelto y temperatura con cable de 50 metros. La calibración del sistema polarográfico se efectuó por vía del método Winkler, modificación del ácido sulfámico (titrimétrica, en laboratorio) conforme lo recomendado por Swingle (1964) y temperatura mediante el termistor del mismo aparato. Los reactivos analíticos se prepararon en el laboratorio que para los fines del estudio se estableció en la población de Arcelia, Gro.

El total de determinaciones realizadas para cada uno de los factores fue de 10,744.

Por otra parte fueron realizados dos muestreos de 24 horas, efectuándose determinaciones cada hora, en el mes de octubre se realizaron 672 determinaciones de temperatura del agua e igual número para oxígeno disuelto; en el mes de mayo se efectuaron 432 determinaciones para cada uno de los parámetros en estudio.

En base a la información obtenida del mapa topográfico del embalse (S.R.H., 1964), se caracterizó la morfometría del mismo, de acuerdo con Welch (1948). Además se consideraron las variaciones del nivel del agua con los datos proporcionados por la residencia de la Comisión del Río Balsas en Arcelia, Gro. (Fig. 3).


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

MORFOMETRÍA

De acuerdo a las lecturas diarias en el embalse se calculó el promedio anual del nivel del agua, siendo de 420.38 m.s.n.m., a lo que corresponde una profundidad máxima de 51.38 m; el nivel máximo del embalse fue de 425.78 m.s.n.m. y el mínimo de 412.50 m.s.n.m. Con base en estos niveles están calculadas las características morfométricas del embalse (Tabla 1 y Fig. 4) salvo para la longitud de la línea de costa y el desarrollo de costa que se muestran en la figura 3. Es importante señalar que el nivel de 425 m.s.n.m., corresponde a cero metros de profundidad, 420 m.s.n.m. es equivalente a 5 m de profundidad y así sucesivamente.

Morfométricamente el embalse es profundo dada su superficie (relación 0.016), comparado contra lagos como Chapala (relación 0.00027) (Banks, 1973) o presas como La Angostura en Chiapas (relación 0.005) (Anónimo, 1970); tiene un gran desarrollo de costa (4.37) pues su perímetro es 8.8 veces su longitud máxima, comparado con el Lago de Catemaco (1.87) (Pérez, 1979) cuyo perímetro es 3.6 veces su longitud máxima; el desarrollo de volumen es de 1.08, lo que significa que es un embalse típicamente cónico (Fig. 5), comparado con el Lago de Chapala que tiene un desarrollo de volumen de 1.99.





TABLA 1 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DE LA PRESA VICENTE GUERRERO, GRO.





Por otra parte, las variaciones en sus características principales: área, volumen y profundidad, son grandes pues alcanzan valores de variación de 34.8, 52.3 y 23.4 por ciento respectivamente.

Este esquema morfométrico parece el típico para la mayoría de las presas construidas con fines agrícolas y/o de control de avenidas; así mismo son características las variaciones del nivel de agua almacenada. Lo anterior se debe a que este tipo de embalses son construidos en lugares tales que se pueda almacenar el mayor volumen posible sin tener que inundar grandes extensiones de terreno, lo cual generalmente se logra en sitios montañosos; y dado que el objetivo principal es el riego, entonces están sujetos a grandes extracciones de agua durante la época de sequía, que afectan rápida y fuertemente su volumen, área y profundidad.


TEMPERATURA DEL AGUA

La magnitud del número de datos registrados y la necesidad de establecer la dinámica general anual de la temperatura en las diversas zonas y profundidades de muestreo, hacen indispensable promediar los registros particulares a fin de obtener una visión global que describa los eventos principales de este parámetro.

Uno de los principales indicadores de la dinámica térmica en el embalse lo constituye la diferencia de temperatura entre el agua de superficie y la del fondo, sin embargo, ya que en la Presa el tirante de agua fluctúa por los aportes y las extracciones para riego, con fines comparativos, se optó por considerar como fondo la profundidad de 16 m ya que fue la mínima que se presentó en todos los meses del año (además de que a profundidades mayores se apreciaron solamente pequeñas variaciones). De esta manera las grandes diferencias térmicas entre el agua de superficie y la de los 16 m de profundidad (5.3ºC en septiembre de 1976; 5.3ºC y 6.0ºC en mayo y junio de 1977 respectivamente) evidencian periodos de estratificación, mientras que diferencias mínimas (1.0ºC en enero de 1976) caracterizan al periodo de circulación (Fig. 6 y Tabla 2). Durante el mes de enero la diferencia máxima (considerando superficie y el fondo a 32 m) fue de 2.5ºC la cual es aún menor que la de los meses citados en los que se compara las temperaturas de superficie y de 16 m de profundidad; esto enfatiza más la homogeneidad de temperatura durante el mes de enero en comparación con septiembre de 1976, mayo y junio de 1977. Por tanto los periodos de estratificación (heterogeneidad térmica) correspondieron a los veranos de 1976 y 1977, mientras que el de circulación (homogeneidad térmica) al invierno de 1977, durante el lapso que comprendió el estudio; determinando estancamientos y mezcla total respectivamente, apreciables por medio de los registros del oxígeno disuelto. La dinámica térmica señalada permite definir al embalse, según Welch. 1952, Hutchinson 1957 y Wetzel 1975, como un lago tropical (la temperatura del agua superficial siempre está por arriba de los 4ºC) monomíctico (con un solo periodo de mezcla al año) y holomíctico (la mezcla alcanza las partes más profundas del vaso).





Fig. 5. Curva de áreas-capacidades en relación a la altura de la columna de agua.





De acuerdo con la tabla 2, el rango de variación de la temperatura media anual en la superficie es de 5.5ºC y a los 16.0 m de profundidad es de 2.5ºC. No obstante hay que señalar que en realidad lo que fluctúa es el nivel del agua superficialmente y por tanto la profundidad, pero no así el agua profunda por lo que sí habría que comparar la temperatura de las capas de agua más profundas de la tabla 2, de esa manera la amplitud de la variación de la temperatura se reduce a 1.6ºC.





Fig. 6. Comportamiento general de la temperatura promedio del agua de todo el embalse de acuerdo a cada mes y profundidad.





Por otra parte es necesario mencionar que, a pesar de que la termoclina de acuerdo con Birge (1904), se define como la diferencia de temperatura igual o mayor de 1ºC entre dos capas de agua cuya profundidad varía en un metro; en el caso del presente estudio, la termoclina se consideró existente cuando la diferencia de temperatura fuera mayor de 0.7ºC ya que originalmente Birge estableció la termoclina en lagos templados cuya diferencia de temperatura oscilaba entre 19 y 20ºC y la misma densidad diferencial se obtiene con 0.7ºC cuando las temperaturas oscilan entre 26 y 27ºC. En otras palabras, cuanto más caliente este el agua, menor será el calentamiento necesario para establecer una determinada diferencia de densidad (Kleerekoper, 1944). En las tablas de temperatura (Tablas 2 a 13) se han ilustrado estos dos tipos de termoclina: la termoclina de Birge con línea continua y ésta -termoclina específica- aquí considerada, por medio de una línea punteada.

Teniendo como base lo anterior, podemos observar en la tabla 2 la existencia de termoclinas en agosto, septiembre y octubre de 1976 aún a pesar de el enmascaramiento que se produce al obtener promedios. Esto nos indica claramente la existencia de una termoclina bien definida en esos meses, como se verá más adelante. Hay que mencionar además que la temperatura del agua del embalse tendió a aumentar, comparando los veranos.

En la tabla 3 se sintetiza el caso anterior; es posible de esta forma notar la diferencia de temperatura entre superficie y fondo (28 m) que alcanza un valor de 4.9ºC; además se ilustran el máximo extremo y el mínimo extremo.





TABLA 2 PROMEDIO MENSUAL DE TEMPERATURA DEL AGUA (ºC) DE TODO EL EMBALSE (CON LINEA PUNTEADA SE MARCA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)





Puede observarse que en la superficie la diferencia entre el máximo y mínimo extremos es de 7.5ºC; en cambio, en el fondo es de 2.1ºC. No obstante lo anterior, más adelante se podrá observar que, al analizar la variación en cada una de las estaciones de muestreo, se observa que las diferencias son más estrechas, pues en la superficie es de alrededor de 5ºC y en las capas profundas de aproximadamente 1ºC.

Dado que es intención de los autores describir profundamente este proceso, a continuación se presentan algunos aspectos más detallados.

Como puede apreciarse en las tablas anteriores, sólo aparecen termoclinas durante los veranos (1976 y 1977), sin embargo, esto es debido en parte al ya mencionado enmascaramiento al promediar los datos, ya que éstas se encuentran presentes en los meses de agosto, septiembre y octubre de 1976 y en mayo, junio, julio y agosto de 1977, pero como puede observarse en las tablas 4 y 8, la termoclina de 1977 no llega a estar tan bien definida ni tan generalizada como en el año anterior, además de que en el último año al iniciarse la formación de la termoclina (mes de mayo), ésta aparece profunda (entre los 7 y 11 metros de profundidad) y aun en el verano (julio y agosto) permanece a los 7 metros existiendo también una termoclina muy superficial en la estación número 8. Analizando aún más los datos de la tabla 4 se observa que en las estaciones 2 a 8 parecen existir dos termoclinas las cuales tienden a juntarse intermediamente hacia las estaciones 9, 10 y 11.





TABLA 3 TEMPERATURA MEDIA DEL AGUA A CADA NIVEL Y RANGO





Es de hacer notar que a lo largo del ciclo anual (verano a verano) las estaciones de muestreo que mantuvieron más alta temperatura en las capas superficiales fueron las número 4 y 11 que son respectivamente las de entrada al embalse del arroyo Almoloya y el río, Poliutla. Otra estación en la que hubo temperaturas similarmente altas a lo largo del año fue la estación número 8, lo cual pudo haberse debido a su situación un tanto protegida de los vientos y posiblemente también de las corrientes de agua, provocándose un cierto grado de estancamiento de esa masa de agua.

En las tablas 9, 10, 11 y 12 se ilustra el comportamiento de la termoclina para los meses de septiembre y octubre de 1976 y enero y junio de 1977 que de acuerdo al estudio corresponden a épocas típicas de la dinámica del embalse y que por tanto permiten una mejor apreciación de la misma.

En la tabla 9 (septiembre) podemos observar la existencia de una termoclina bien definida entre los 3 y 6 m de profundidad. Dicha termoclina se mantiene más o menos constante hasta la estación 8 presentándose en la mayoría de las estaciones con un grosor de 2 m; después de la estación 8, la termoclina tiende a disminuir en profundidad; por otra parte se presenta una termoclina secundaria, muy superficial entre las estaciones 4 y 9; la diferencia de temperatura entre superficie y fondo es alrededor de 5ºC. Al examinar la tabla siguiente se puede observar que la termoclina se ha debilitado y adelgazado a consecuencia de la disminución de la temperatura de las capas superiores; además su posición es más superficial; en este mes la diferencia de temperatura entre superficie y fondo es aproximadamente de 4ºC. En la tabla 11, correspondiente al mes de enero se puede observar la poca diferencia de temperatura entre la superficie y el fondo; este mes corresponde al de máxima homogeneidad y al de mezcla; en este caso la diferencia máxima entre superficie y fondo es de 2.4ºC y en general de alrededor de 1ºC. Durante el mes de junio (Tabla 12) se aprecia la aparición de la termoclina, encontrándose presente en ocho estaciones y de una manera profunda pues se le observa incluso entre los 10 y 11 metros de profundidad; puede decirse que es establece entre los 9 y 11 metros de profundidad, aunque existen algunas estaciones (números 6, 7, 8 y 11) con termoclinas más superficiales; en este mes la diferencia de temperatura entre superficie y fondo es aproximadamente de 5ºC.





TABLA 4 PROMEDIO DE TEMPERATURA (-C) DEL AGUA DURANTE EL VERANO DE 1976 (CON LÍNEA CONTINUA SE MARCA LA TERMOCLINA DE BIRGE; CON LINEA PUNTEADA LA TERMOCLINA ESPECIFICA)





Por lo que respecta a los muestreos de 24 horas, durante el mes de octubre la variación de temperatura en superficie fue de 2.5ºC y en el fondo fue de 0.5ºC; considerando la temperatura media, la diferencia de temperatura entre superficie y fondo fue de 4.0ºC; además se presentó una termoclina bien definida y estable entre los 3 y 4 metros de profundidad, pero en realidad la termoclina abarcó desde los 2 hasta los 5 metros, cambiando de posición ya que bajó un metro en 7 ocasiones, durante 14 veces la termoclina fue sencilla, fue doble 6 ocasiones (entre las 13 y 21 horas) y triple entre las 2 y 4 horas, además de no existir termoclina a las 9 horas. Las temperaturas máxima y mínima se presentaron a las 16 y 6 horas respectivamente.

Durante el muestreo de 24 horas correspondiente al mes de mayo, la variación térmica en la superficie fue de 3.0ºC y en el fondo de 1.0ºC. Tomando en cuenta la temperatura media, la diferencia entre la superficie y el fondo fue de 6.4ºC, casi el doble de la existente en octubre; aunque la termoclina estuvo presente, ésta no se manifiesta en el promedio ya que cambió de profundidad y número (sencilla, doble o triple) casi constantemente, en una ocasión no hubo termoclina, 10 veces la termoclina fue sencilla, 4 veces fue doble y 6 veces fue triple.





TABLA 13 PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE LOS MUESTREOS DE 24 HORAS, PARA CADA NIVEL Y RANGOS (CON LINEA PUNTEADA SE MARCA LA TERMOCLINA ESPECIFICA)





En las figuras 7 a 10 se muestran los perfiles de las estaciones más representativas de la dinámica de la temperatura del agua y del oxígeno disuelto.

En términos generales puede decirse que la temperatura fue muy semejante entre las distintas estaciones de muestreo y a lo largo del año la variación en la superficie fue reducida y prácticamente estable en el fondo.


OXÍGENO DISUELTO

Al igual que con los datos de temperatura, se han realizado promedios con los registros de oxígeno disuelto a fin de lograr un panorama global sobre la dinámica de este parámetro.





TABLA 5. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE EL OTOÑO DE 1976









TABLA 6. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE EL INVIERNO DE 1977 (CON LINEA PUNTEADA SE MARCA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)









TABLA 7. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE LA PRIMAVERA DE 1977









TABLA 8. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE EL VERANO DE 1977 (CON LINEA PUNTEADA SE MARCA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)









TABLA 9. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE SEPTIEMBRE DE 1976 EN CADA ESTACIÓN DE MUESTREO (CON LINEA CONTINUA SE MARCA LA TERMOCLINA DE BIRGE: CON LINEA PUNTEADA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)









TABLA 10. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE OCTUBRE DE 1976 EN CADA ESTACIÓN DE MUESTREO (CON LINEA CONTINUA SE MARCA LA TERMOCLINA DE BIRGE: CON LINEA PUNTEADA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)









TABLA 11. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE ENERO, DE 1977 EN CADA ESTACIÓN DE MUESTREO









TABLA 12. PROMEDIO DE TEMPERATURA (ºC) DEL AGUA DURANTE JUNIO DE 1977, EN CADA ESTACIÓN DE MUESTREO (CON LINEA PUNTEADA SE MARCA LA TERMOCLINA ESPECÍFICA)









Fig. 7. Perfiles mensuales de la temperatura del agua y el oxígeno disuelto de la Estación 3.









Fig. 8. Perfiles mensuales de la temperatura del agua y el oxígeno disuelto de la Estación 4.









Fig. 9. Perfiles mensuales de la temperatura del agua y el oxígeno disuelto de la Estación 5.









Fig. 10. Perfiles mensuales de la temperatura del agua y el oxígeno disuelto de la Estación 11.





El comportamiento general del oxígeno disuelto en el embalse se caracteriza por presentar grandes variaciones en su concentración en las profundidades medias y variaciones más restringidas en la superficie y en el fondo (Fig. 11 y Tabla 14). Durante los periodos de estratificación térmica (veranos de 1976 y 1977) se observa la carencia de oxígeno en las capas profundas, sin embargo, durante parte del otoño se aprecia que a pesar de que el oxígeno se agota a una profundidad de 17 m, éste vuelve a incrementarse hacia el fondo; debido posiblemente a que el fenómeno coincide con la entrada de agua al embalse a través del río Poliutla y del arroyo Almoloya. En cuanto el volumen dé agua de entrada disminuye, también baja la concentración del oxígeno en las zonas profundas. Lo anterior parece indicar que el agua procedente de los afluentes es más densa ya sea por presentar una menor temperatura en comparación con la del embalse o por contener más sólidos en suspensión, o ambas causas, pero su entrada a la presa se asemeja a las corrientes de turbidez que se producen en el mar en la desembocadura de ciertos ríos.





Fig. 11. Comportamiento general del promedio de oxígeno disuelto de todo el embalse de acuerdo a cada mes y profundidad.





Además del efecto de los afluentes, la época de mezcla (overturn) se nota claramente en el mes de enero, ya que el oxígeno disuelto (OD) está presente en toda la masa de agua. Si se compara la tabla 14 con la tabla 2 se puede observar la gran coincidencia entre el abatimiento de la temperatura de las capas superficiales y la pérdida de la estratificación térmica de agosto a enero con la mayor penetración de OD hacia las capas profundas; a partir de febrero se invierte el proceso, es decir, se eleva la temperatura del agua superficialmente y el OD empieza a agotarse en el fondo.

La variación de concentración del OD en la superficie alcanza un rango de 3.6 ppm; a media agua (16 m) dicha variación es de 5.3 ppm; considerando el contenido de OD en las capas profundas la amplitud de la variación fue de 1.6 ppm.

Por otra parte, la máxima concentración de OD en la superficie es encontró en el mes de julio y la mínima en enero; sin embargo en enero es cuando más OD existe pues la mezcla alcanza toda la masa de agua lo cual se aprecia al sumar las concentraciones de cada nivel (119.4 ppm en enero por 65.9 ppm en julio).

Con fines de aplicación práctica, en las tablas de OD se ha marcado con una línea continúa el sitio en el que la concentración cambia de 1 ppm a menos o viceversa. Se escogió dicha concentración dado que es la mínima requerida por peces de medios lénticos (Swingle, 1969).

Otro aspecto interesante es el hecho de que parece haber existido una pequeña mezcla durante julio ya que el OD aparece en el hipolimnio en pequeñas concentraciones que tiende a desaparecer en el mes siguiente; además en julio existe tendencia de iniciarse una mayor profundización del OD, sin embargo esto no se soporta al cotejar la temperatura del agua en junio, julio y agosto.





TABLA 14 PROMEDIO MENSUAL DE OXÍGENO DISUELTO DE TODO EL EMBALSE (LA LÍNEA GRUESA SEPARA CAPAS CON MÁS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACIÓN O VICEVERSA)





De todo lo anterior se confirma que el hecho de que la Presa Vicente Guerrero es un embalse tropical, monomíctico y holomíctico. El haber detectado un periodo de estancamiento o estratificación durante cada verano, así como un periodo de circulación en invierno, parece indicar que se trata de un lago de 29 orden (Welch, 1952), sin embargo haría falta tener información, durante más tiempo, para poder afirmar esto.

Al igual que en el caso de la temperatura, el OD tiende a ser mayor en el verano de 1977 que en el anterior.

En la tabla 15 se resume lo anterior, notándose que el OD no desaparece completamente en el fondo, debido principalmente al efecto de la mezcla en invierno (enero) y al aporte de OD por las aguas más densas provenientes de los afluentes. Es necesario considerar la posibilidad de que sean los aportes del río y del arroyo los que al oxigenar las zonas más profundas minimicen el probable efecto negativo del rompimiento de la termoclina, el cual al favorecer o permitir la mezcla podría provocar abatimientos de OD peligrosos para la vida animal (peces principalmente) en las capas superficiales, como se sabe que sucede en algunos lagos. En base a la media anual, la capa anóxica (con menos de 1 ppm de OD) empieza a partir de los 12 metros de profundidad. En lo referente a las diferencias entre máxima y mínima extremas, se puede observar que en la superficie es de 8.4 ppm y en el fondo de 3.5 ppm; sin embargo, la máxima variación se da hacia los 5 y 7 metros de profundidad, en donde alcanza el valor de 10.0 ppm.





TABLA 15 OXIGENO DISUELTO (ppm) MEDIO ANUAL A CADA NIVEL Y RANGO (LA LÍNEA GRUESA SEPARA CAPAS CON MÁS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACIÓN Y VICEVERSA)





Otro aspecto importante es que dada la profundidad promedio de la capa oxigenada (con más de 1.0 ppm de OD) el porcentaje del volumen de agua bien oxigenada es de 47 %.

El comportamiento del OD de acuerdo a un análisis más detallado vía los promedios por estaciones climáticas, permite observar que en ambos veranos el OD se agota rápidamente en todas las estaciones de muestreo, a excepción de las estaciones 4 y 11 que, como ya se mencionó, son la entrada a la presa del arroyo y el río respectivamente, además de las estaciones 9 y 10 que se ven influenciadas por los aportes del río. Esto se debe a que durante el verano, al iniciarse la época de lluvias, los afluentes empiezan a aportar agua al embalse y por ello el OD está presente en toda la columna de agua en dichas estaciones. En el resto de la presa dicho efecto aún no es apreciable.

Durante el otoño se aprecia que el OD alcanza partes más profundas (considerando la capa de más de 1 ppm), pero además ya es detectada la influencia de la "corriente de turbidez", pues el OD se incrementa en las zonas más profundas; sin embargo, en la estación 11 el OD parece disminuir.

En invierno el OD se encuentra en toda la masa de agua hasta las zonas profundas a excepción de las estaciones 10 y 11 pero principalmente ésta última, en donde se nota una mayor disminución del OD no sólo en el fondo sino también en superficie.

Un hecho contrastante en la primavera es el que el OD se ha agotado en las partes profundas, además de que el OD tiende a estar menos profundo hacia las últimas estaciones de muestreo en donde se encuentra la desembocadura del río.

Parece ser que el hecho de que las estaciones 4 y 11 se comporten de manera contraria (y también las estaciones 9 y 10 aunque en menor grado) al resto de las demás se debe a que cuando la termoclina está presente y el OD se agota rápidamente al aumentar la profundidad, existe aporte de agua debido al inicio de la temporada de lluvias; y cuando existe OD en todas las profundidades, en dichas estaciones de muestreo ese gas se agota en las zonas más bajas pudiendo deberse esto a que los sedimentos son abundantes en dichos sitios poco profundos (en relación al resto de la presa) y por tanto contribuyen a consumir oxígeno dados los procesos de descomposición de la materia orgánica en ellos contenida.





TABLA 16 PROMEDIO DE OXÍGENO DISUELTO (ppm) DURANTE EL VERANO DE 1976 (LA LÍNEA GRUESA SEPARA CAPAS CON MÁS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACIÓN O VICEVERSA)





Por otra parte, si se considera la existencia de una oxiclina, se observa que el abatimiento brusco de la concentración del OD durante el verano de 1976 se puede ubicar entre los 3 y 4 metros de profundidad en las estaciones 1 a 8 y en las estaciones 9 a 11 un metro más arriba, esto guarda semejanza con la forma de la termoclina en la tabla 4; pero además, si se analiza la posición de la línea que divide la capa oxigenada de la capa anóxica con la parte más baja de la termoclina (entre los 5 y 6 metros) se ve que concuerdan perfectamente, salvo las zonas correspondientes a las estaciones 4 y 11 así como las influenciadas por ésta última. Algo similar ocurre en el siguiente verano (Tablas 8 y 20) ya que la oxiclina parece iniciarse entre los 5 y 6 metros en las estaciones 1 a 8 y entre los 4 y 5 metros en las estaciones restantes; y también la línea que divide la capa oxigenada de la anóxica concuerda con la posición de la termoclina (entre los 7 y 8 metros de profundidad).

Los mismos procesos anteriormente señalados se ejemplifican con más detalle en las tablas 21 a 24 y en las figuras 7 a 10.





TABLA 17 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE EL OTOÑO DE 1976 (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 18 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE EL INVIERNO DE 1977 (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 19 VERA DE 1977 (LA LINEA SEPARA CAPAS CON PROMEDIO DE OXIGEN (ppm) DURANTE LA PRIMA MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 20 PROMEDIO DE OXIGENO (ppm) DURANTE EL VERANO DE 1977 (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 21 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE SEPTIEMBRE DE 1976, EN CADA ESTACION DE MUESTREO (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 22 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE NOVIEMBRE DE 1976, EN CADA ESTACION DE MUESTREO (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 23 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE ENERO DE 1977, EN CADA ESTACION DE MUESTREO (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)









TABLA 24 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE JUNIO DE 1977, EN CADA ESTACION DE MUESTREO (LA LINEA GRUESA SEPARA CAPAS POR MAS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACION O VICEVERSA)





El porcentaje de saturación del agua en relación al OD de los primeros 5 metros de profundidad nos indica que el mes con menor saturación fue agosto de 1976 y el caso contrario fue julio, considerando toda esa capa; pero si se considera sólo la capa superficial (0.5 m de profundidad), la menor saturación correspondió a enero y la mayor se presentó nuevamente en julio; tomando en cuenta sólo la capa de 5 metros de profundidad se observa que la menor saturación se dio en el mes de agosto de 1976 y la mayor en marzo. Nuevamente se observa la mayor concentración de OD en el verano de 1977. Dada la mayor temperatura del agua y la mayor cantidad de OD en el último verano se puede suponer que la actividad fotosintética fue más elevada durante ese periodo.





TABLA 25 PROMEDIO MENSUAL DEL PORCENTAJE DE SATURACIÓN DEL OXÍGENO DISUELTO EN TODO EL EMBALSE PARA LOS PRIMEROS CINCO METROS DE PROFUNDIDAD





Por lo que se refiere al muestreo de 24 horas de octubre de 1976, se observó en la superficie una variación en la concentración del OD de 3.9 ppm y en el fondo de 2.2 ppm. La máxima concentración en la superficie se presentó a las 20.0 horas y la mínima a las 13.0 horas. En el fondo la máxima fue a las 16.0 horas y la mínima a las 14.0 horas.





TABLA 26 PROMEDIO DE OXIGENO DISUELTO (ppm) DURANTE LOS MUESTREOS DE 24 HORAS, PARA CADA NIVEL Y RANGOS (LA LÍNEA GRUESA SEPARA CAPAS CON MÁS DE 1 ppm DE LAS DE MENOR CONCENTRACIÓN O VICEVERSA)





La capa superior con más de 1 ppm de OD osciló hasta los 4 a 5 m de profundidad, manteniéndose muy estable. La capa profunda, con más de 1 ppm, se presentó de los 16 metros de profundidad, pero principalmente se mantuvo entre los 17 y 18 m.

La capa intermedia (5 a 16 metros de profundidad) se mantuvo anóxica. Los datos de la tabla 26 permiten observar la influencia de la corriente "de turbidez" que aporta oxígeno a las zonas profundas.

Durante el muestreo de 24 horas correspondiente a mayo, la variación de la concentración del OD en la superficie fue de 1.8 ppm, y en el fondo no hubo variación. La capa oxigenada (con más de 1 ppm) se mantuvo entre los 7 y 8 metros de profundidad. En este caso, debido a no existir aporte de agua por el río, la capa oxigenada del fondo estuvo ausente.



Conclusiones

Morfométricamente el embalse tiene un gran desarrollo de costa (> 3.8) y un desarrollo de volumen (> 1.05 y < 1. 11) propio de lagos típicamente cónicos.

El porcentaje de variación de área, volumen y profundidad es amplio, alcanzando valores de 34.8, 52.3 y 23.4 respectivamente.

La presa Vicente Guerrero corresponde a un lago tropical, monomíctico y holomíctico (Hutchinson, 1957; Welch, 1952; Wetzel, 1975).

El embalse presentó una termoclina bien definida en agosto, septiembre y octubre de 1976.

Las mayores temperaturas del agua en superficie se registraron en la desembocadura de los afluentes.

El inicio del periodo de circulación (overel turn) se apreció en noviembre de 1976 (mes del cambio).

El mes de mayor mezcla y oxigenación más profunda fue enero de 1977.

El mes de mayor oxigenación superficial fue julio tanto en concentración como en porcentaje de saturación.


Agradecimientos

Los autores quieren hacer patente su agradecimiento a las siguientes personas: Octavio Salazar García y Andrés Cervantes por su ayuda en la toma de muestras; a Martín López Hernández, César Fuentes Yaco y Sofía Rubio Antic por su inapreciable ayuda en el procesamiento de los datos.


LITERATURA

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SWINGLE, H. S., Methods of Analysis of Waters, Organic Matter, and Pond Bottom Soi1s used in Fisheries Research. Auburn. University, 1969. 119 p

WELCH, P. S., Limnological Methods. McGraw-Hill. Nueva York, 1948. 381 p.

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WETZEL, R. G., Limnology. W. B. Saunders Company.Philadelphia1975.743





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